TWI804009B

TWI804009B - 分隔式微機電系統麥克風結構及其製造方法

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Publication number: TWI804009B
Application number: TW110138745A
Authority: TW
Inventors: 楊尚憲; 游永祥; 楊思傑; 陳聖凱
Original assignee: 香港商睿克科技有限公司
Priority date: 2021-10-19
Filing date: 2021-10-19
Publication date: 2023-06-01
Also published as: TW202318886A

Abstract

一種分隔式微機電系統麥克風結構及其製造方法，透過接合、開孔、壓膜、蝕銅、防焊以及成型的製程組合以製成基板，隔離層設置於基板上，特定應用積體電路晶粒透過點膠方式設置於基板上，微機電系統晶粒透過點膠方式設置於基板的第二通孔處，由基板、隔離層、外蓋以及微機電系統晶粒包圍封閉的空間形成閉合腔室，藉此可以達成提供微機電系統晶粒形成閉合腔室結構的技術功效。

Description

分隔式微機電系統麥克風結構及其製造方法

一種微機電系統麥克風結構及其製造方法，尤其是指一種提供微機電系統晶粒形成閉合腔室結構的微機電系統麥克風結構及其製造方法。

微機電系統晶粒是一種採用氮化鋁(Aluminum Nitride，AlN)為壓電材料的傳感器或者執行器，不斷朝小型化積體化的方向發展，在要求縮小尺寸、增加性能的同時，還必須降低成本。採用氮化鋁材料不僅有好的導熱能力，較高的介電常數，還能與互補式金屬氧化物半導體(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS)製程兼容；氮化鋁微機電系統晶粒不僅具有較高的電學特性、較好的機械性能和光學傳輸特性，製作製程簡單且成本較低，從而廣泛應用於工業、醫學等。目前產業化商業化應用包括薄膜體聲波諧振器、超聲波傳感器、壓電換能器等。

對於緊密複雜的氮化鋁微機電系統晶粒，需要保護晶粒內部的可動部件，保證晶粒的高性能指標。為了避免長時間接觸複雜的工作環境，後續的積體封裝也顯得格外重要。目前主要的積體封裝技術方案有：美國InvenSense 公司提出了一種MEMS-IC單片積體式的微機電系統晶圓級真空封裝的技術方案，採用薄膜體聲波晶粒、超聲波傳感器等作為襯底，特定應用積體電路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)信號處理積體電路(Integrated Circuit，IC)堆疊其上並且通過其體內的矽晶穿孔(Through-Silicon Via，TSV)技術互連實現信號引出。近年來企業以及研究機構多數採用的是Post-CMOS單片積體技術，廣泛用於後續的量產化製造，在正常的積體電路製程流程結束後，通過微機電系統微機械加工進行微機電系統晶粒的製作，實現單片積體微機電系統。1960年IBM公司開發了倒裝晶片封裝技術，一般是在晶片的正面製作焊點陣列作為輸入、輸出端子並以倒扣方式焊接於封裝基板上，採用下填充有機物穩固焊接鍵合過程。

然而，基於矽晶穿孔技術的晶圓級真空封裝技術複雜度高、對積體電路設計影響大，特定應用積體電路與微機電系統晶粒的面積需要保持一致，而積體電路技術按比例縮小的速度要遠超過微機電系統技術，要求兩者的晶粒面積保持一致會導致晶粒面積浪費以及成本提高。Post-CMOS單片積體技術雖然對CMOS製程要求低，但在高溫加工氮化鋁微機電系統晶粒時會對CMOS電路產生較大的影響。倒裝晶片技術無法將氮化鋁微機電系統晶粒形成閉合腔室結構。

綜上所述，可知先前技術中長期以來一直存在倒裝晶片技術無法將微機電系統晶粒形成閉合腔室結構的問題，因此有必要提出改進的技術手段，來解決此一問題。

有鑒於先前技術存在倒裝晶片技術無法將微機電系統晶粒形成閉合腔室結構的問題，本發明遂揭露一種分隔式微機電系統麥克風結構及其製造方法，其中：

本發明所揭露第一實施態樣的隔離式微機電系統麥克風結構，其包含：基板、隔離層、特定應用積體電路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)晶粒、微機電系統(Micro Electro Mechanical Systems，MEMS)晶粒以及外蓋，基板更包含：底板、第一側板、第二側板以及蓋板。

底板內嵌有電源線路以及接地線路，且電源線路以及接地線路外露於底板底面為電源外接點以及接地外接點；第一側板堆疊於底板上的一端，第一側板內嵌有電源線路與接地線路；第二側板堆疊於底板上的另一端，第二側板內嵌有電源線路與接地線路；及蓋板堆疊於第一側板以及第二側板上，底板、第一側板、第二側板以及蓋板之間形成內部空間，蓋板介於第一側板以及第二側板之間開設有第一通孔以及第二通孔，內部空間藉由第一通孔以及第二通孔與外部空間互通，蓋板分別內嵌有電源線路以及接地線路，電源線路以及接地線路外露於蓋板頂面為電源接點以及接地接點。

隔離層在第一通孔以及第二通孔之間於基板上堆疊形成，將隔離層一側的空間定義為第一隔離空間以及將隔離層另一側的空間定義為第二隔離空間；特定應用積體電路晶粒透過點膠方式設置於蓋板上且位於第一隔離空間，特定應用積體電路晶粒透過打線技術分別電性連接於電源接點以及接地接點；微機電系統晶粒透過點膠方式設置於第二通孔處，微機電系統晶粒透過打線技術電性連接於電源接點以及接地接點；及外蓋覆蓋於蓋板以及隔離層上，外蓋與接地接點形成電性連接，外蓋相對於微機電系統晶粒處開設有開孔，由基板、隔離層、外蓋以及微機電系統晶粒包圍封閉的空間形成閉合腔室，由基板、隔離層、外蓋以及微機電系統晶粒包圍開放的空間形成開放腔室。

本發明所揭露第二實施態樣的隔離式微機電系統麥克風結構，其包含：基板、隔離層、特定應用積體電路晶粒、微機電系統晶粒以及外蓋，基板更包含：底板、第一側板、第二側板以及蓋板。

特定應用積體電路晶粒透過點膠方式設置於蓋板上，特定應用積體電路晶粒透過打線技術分別電性連接於電源接點以及接地接點；微機電系統晶粒透過點膠方式設置於第二通孔處，微機電系統晶粒透過打線技術電性連接於電源接點以及接地接點；隔離層堆疊且貼合於微機電系統晶粒上，隔離層呈現中空環狀；及外蓋覆蓋於蓋板以及隔離層上，外蓋與隔離層彼此相互貼合，外蓋與接地接點形成電性連接，外蓋相對於隔離層處開設有開孔，由基板、隔離層、外蓋以及微機電系統晶粒包圍封閉的空間形成閉合腔室，隔離層中空環狀與開孔形成開放腔室。

本發明所揭露第三實施態樣的隔離式微機電系統麥克風結構，其包含：基板、特定應用積體電路晶粒、微機電系統晶粒、隔離層以及外蓋。

基板設置有導通槽，基板內嵌有電源線路以及接地線路，且電源線路以及接地線路外露於基板底面為電源外接點以及接地外接點，電源線路以及接地線路外露於基板頂面為電源接點以及接地接點；特定應用積體電路晶粒透過點膠方式設置於基板上，特定應用積體電路晶粒透過打線技術分別電性連接於電源接點以及接地接點；微機電系統晶粒透過點膠方式設置於導通槽處，微機電系統晶粒透過打線技術電性連接於電源接點以及接地接點；隔離層堆疊且貼合於微機電系統晶粒上，隔離層呈現中空環狀；及外蓋覆蓋於基板以及隔離層上，外蓋與隔離層彼此相互貼合，外蓋與接地接點形成電性連接，外蓋相對於隔離層處開設有開孔，由基板、隔離層、外蓋以及微機電系統晶粒包圍封閉的空間形成閉合腔室，隔離層中空環狀與開孔形成開放腔室。

本發明所揭露第一實施態樣的分隔式微機電系統麥克風結構的製造方法，其包含下列步驟：

首先，透過接合、開孔、壓膜、蝕銅、防焊以及成型的製程組合以製成基板，基板由底板、第一側板、第二側板以及蓋板堆疊而成；接著，第一側板堆疊於底板上的一端，第二側板堆疊於底板上的另一端；接著，蓋板堆疊於第一側板以及第二側板上，底板、第一側板、第二側板以及蓋板之間形成內部空間，蓋板介於第一側板以及第二側板之間開設有第一通孔以及第二通孔，內部空間藉由第一通孔以及第二通孔與外部空間互通；接著，底板內嵌有電源線路以及接地線路，且電源線路以及接地線路外露於底板底面為電源外接點以及接地外接點；接著，第一側板內嵌有電源線路與接地線路，以及第二側板內嵌有電源線路與接地線路；接著，蓋板分別內嵌有電源線路以及接地線路，電源線路外露於蓋板頂面為電源接點以及接地線路外露於蓋板頂面為接地接點；接著，在第一通孔以及第二通孔之間於基板上堆疊形成隔離層，將隔離層一側的空間定義為第一隔離空間以及將隔離層另一側的空間定義為第二隔離空間；接著，特定應用積體電路晶粒透過點膠方式設置於蓋板上且位於第一隔離空間，特定應用積體電路晶粒透過打線技術分別電性連接於電源接點以及接地接點；接著，微機電系統晶粒透過點膠方式設置於第二通孔處，微機電系統晶粒透過打線技術電性連接於電源接點以及接地接點；接著，外蓋覆蓋於蓋板以及隔離層上，外蓋與接地接點形成電性連接，外蓋相對於微機電系統晶粒處開設有開孔；最後，由基板、隔離層、外蓋以及微機電系統晶粒包圍封閉的空間形成閉合腔室，由基板、隔離層、外蓋以及微機電系統晶粒包圍開放的空間形成開放腔室。

本發明所揭露第二實施態樣的分隔式微機電系統麥克風結構的製造方法，其包含下列步驟：

首先，透過接合、開孔、壓膜、蝕銅、防焊以及成型的製程組合以製成基板，基板由底板、第一側板、第二側板以及蓋板堆疊而成；接著，第一側板堆疊於底板上的一端，第二側板堆疊於底板上的另一端；接著，蓋板堆疊於第一側板以及第二側板上，底板、第一側板、第二側板以及蓋板之間形成內部空間，蓋板介於第一側板以及第二側板之間開設有第一通孔以及第二通孔，內部空間藉由第一通孔以及第二通孔與外部空間互通；接著，底板內嵌有電源線路以及接地線路，且電源線路以及接地線路外露於底板底面為電源外接點以及接地外接點；接著，第一側板內嵌有電源線路與接地線路，以及第二側板內嵌有電源線路與接地線路；接著，蓋板分別內嵌有電源線路以及接地線路，電源線路外露於蓋板頂面為電源接點以及接地線路外露於蓋板頂面為接地接點；接著，特定應用積體電路晶粒透過點膠方式設置於蓋板上，特定應用積體電路晶粒透過打線技術分別電性連接於電源接點以及接地接點；接著，微機電系統晶粒透過點膠方式設置於第二通孔處，微機電系統晶粒透過打線技術電性連接於電源接點以及接地接點；接著，隔離層堆疊且貼合於微機電系統晶粒上，隔離層呈現中空環狀；接著，外蓋覆蓋於蓋板以及隔離層上，外蓋與隔離層彼此相互貼合，外蓋與接地接點形成電性連接，外蓋相對於隔離層處開設有開孔；最後，由基板、隔離層、外蓋以及微機電系統晶粒包圍封閉的空間形成閉合腔室，隔離層中空環狀與開孔形成開放腔室。

本發明所揭露第三實施態樣的分隔式微機電系統麥克風結構的製造方法，其包含下列步驟：

首先，透過接合、開孔、壓膜、蝕銅、防焊以及成型的製程組合以製成設置有導通槽的基板，基板內嵌有電源線路以及接地線路，且電源線路以及接地線路外露於基板底面為電源外接點以及接地外接點，電源線路以及接地線路外露於基板頂面為電源接點以及接地接點；接著，特定應用積體電路晶粒透過點膠方式設置於基板上，特定應用積體電路晶粒透過打線技術分別電性連接於電源接點以及接地接點；接著，微機電系統晶粒透過點膠方式設置於導通槽處，微機電系統晶粒透過打線技術電性連接於電源接點以及接地接點；接著，隔離層堆疊且貼合於微機電系統晶粒上，隔離層呈現中空環狀；接著，外蓋覆蓋於基板以及隔離層上，外蓋與隔離層彼此相互貼合，外蓋與接地接點形成電性連接，外蓋相對於隔離層處開設有開孔；最後，由基板、隔離層、外蓋以及微機電系統晶粒包圍封閉的空間形成閉合腔室，隔離層中空環狀與開孔形成開放腔室。

本發明所揭露的結構及其製造方法如上，與先前技術之間的差異在於透過接合、開孔、壓膜、蝕銅、防焊以及成型的製程組合以製成基板，隔離層設置於基板上，特定應用積體電路晶粒透過點膠方式設置於基板上，微機電系統晶粒透過點膠方式設置於基板的第二通孔處，由基板、隔離層、外蓋以及微機電系統晶粒包圍封閉的空間形成閉合腔室。

透過上述的技術手段，本發明可以達成提供微機電系統晶粒形成閉合腔室結構的技術功效。

10:基板

101:內部空間

102:電源外接點

103:接地外接點

104:電源接點

105:接地接點

11:底板

111:電源外接點

112:接地外接點

12:第一側板

13:第二側板

14:蓋板

141:電源接點

142:接地接點

143:第一通孔

144:第二通孔

15:導通槽

20:隔離層

201:第一隔離空間

202:第二隔離空間

30:特定應用積體電路晶粒

40:微機電系統晶粒

50:外蓋

51:開孔

61:閉合腔室

62:開放腔室

步驟701:透過接合、開孔、壓膜、蝕銅、防焊以及成型的製程組合以製成基板，基板由底板、第一側板、第二側板以及蓋板堆疊而成

步驟702:第一側板堆疊於底板上的一端，第二側板堆疊於底板上的另一端

步驟703:蓋板堆疊於第一側板以及第二側板上，底板、第一側板、第二側板以及蓋板之間形成內部空間，蓋板介於第一側板以及第二側板之間開設有第一通孔以及第二通孔，內部空間藉由第一通孔以及第二通孔與外部空間互通

步驟704:底板內嵌有電源線路以及接地線路，且電源線路以及接地線路外露於底板底面為電源外接點以及接地外接點

步驟705:第一側板內嵌有電源線路與接地線路，以及第二側板內嵌有電源線路與接地線路

步驟706:蓋板分別內嵌有電源線路以及接地線路，電源線路外露於蓋板頂面為電源接點以及接地線路外露於蓋板頂面為接地接點

步驟707:在第一通孔以及第二通孔之間於基板上堆疊形成隔離層，將隔離層一側的空間定義為第一隔離空間以及將隔離層另一側的空間定義為第二隔離空間

步驟708:特定應用積體電路晶粒透過點膠方式設置於蓋板上且位於第一隔離空間，特定應用積體電路晶粒透過打線技術分別電性連接於電源接點以及接地接點

步驟709:微機電系統晶粒透過點膠方式設置於第二通孔處，微機電系統晶粒透過打線技術電性連接於電源接點以及接地接點

步驟710:外蓋覆蓋於蓋板以及隔離層上，外蓋與接地接點形成電性連接，外蓋相對於微機電系統晶粒處開設有開孔

步驟711:由基板、隔離層、外蓋以及微機電系統晶粒包圍封閉的空間形成閉合腔室，由基板、隔離層、外蓋以及微機電系統晶粒包圍開放的空間形成開放腔室

步驟801:透過接合、開孔、壓膜、蝕銅、防焊以及成型的製程組合以製成基板，基板由底板、第一側板、第二側板以及蓋板堆疊而成

步驟802:第一側板堆疊於底板上的一端，第二側板堆疊於底板上的另一端

步驟803:蓋板堆疊於第一側板以及第二側板上，底板、第一側板、第二側板以及蓋板之間形成內部空間，蓋板介於第一側板以及第二側板之間開設有第一通孔以及第二通孔，內部空間藉由第一通孔以及第二通孔與外部空間互通

步驟804:底板內嵌有電源線路以及接地線路，且電源線路以及接地線路外露於底板底面為電源外接點以及接地外接點

步驟805:第一側板內嵌有電源線路與接地線路，以及第二側板內嵌有電源線路與接地線路

步驟806:蓋板分別內嵌有電源線路以及接地線路，電源線路外露於蓋板頂面為電源接點以及接地線路外露於蓋板頂面為接地接點

步驟807:特定應用積體電路晶粒透過點膠方式設置於蓋板上，特定應用積體電路晶粒透過打線技術分別電性連接於電源接點以及接地接點

步驟808:微機電系統晶粒透過點膠方式設置於第二通孔處，微機電系統晶粒透過打線技術電性連接於電源接點以及接地接點

步驟809:隔離層堆疊且貼合於微機電系統晶粒上，隔離層呈現中空環狀

步驟810:外蓋覆蓋於蓋板以及隔離層上，外蓋與隔離層彼此相互貼合，外蓋與接地接點形成電性連接，外蓋相對於隔離層處開設有開孔

步驟811:由基板、隔離層、外蓋以及微機電系統晶粒包圍封閉的空間形成閉合腔室，隔離層中空環狀與開孔形成開放腔室

步驟901:透過接合、開孔、壓膜、蝕銅、防焊以及成型的製程組合以製成設置有導通槽的基板，基板內嵌有電源線路以及接地線路，且電源線路以及接地線路外露於基板底面為電源外接點以及接地外接點，電源線路以及接地線路外露於基板頂面為電源接點以及接地接點

步驟902:特定應用積體電路晶粒透過點膠方式設置於基板上，特定應用積體電路晶粒透過打線技術分別電性連接於電源接點以及接地接點

步驟903:微機電系統晶粒透過點膠方式設置於導通槽處，微機電系統晶粒透過打線技術電性連接於電源接點以及接地接點

步驟904:隔離層堆疊且貼合於微機電系統晶粒上，隔離層呈現中空環狀

步驟905:外蓋覆蓋於基板以及隔離層上，外蓋與隔離層彼此相互貼合，外蓋與接地接點形成電性連接，外蓋相對於隔離層處開設有開孔

步驟906:由基板、隔離層、外蓋以及微機電系統晶粒包圍封閉的空間形成閉合腔室，隔離層中空環狀與開孔形成開放腔室

第1圖繪示為本發明分隔式微機電系統麥克風結構的第一實施態樣剖視圖。

第2圖繪示為本發明分隔式微機電系統麥克風結構的第二實施態樣剖視圖。

第3圖繪示為本發明分隔式微機電系統麥克風結構的第三實施態樣剖視圖。

第4A圖至第4I圖繪示為本發明分隔式微機電系統麥克風結構的導通槽平面示意圖。

第5圖」繪示為本發明分隔式微機電系統麥克風結構的共振圖。

第6A圖以及第6B圖繪示為本發明微機電系統麥克風結構的製造方法的第一實施態樣方法流程圖。

第7A圖以及第7B圖繪示為本發明微機電系統麥克風結構的製造方法的第二實施態樣方法流程圖。

第8繪示為本發明微機電系統麥克風結構的製造方法的第三實施態樣方法流程圖。

以下將配合圖式及實施例來詳細說明本發明的實施方式，藉此對本發明如何應用技術手段來解決技術問題並達成技術功效的實現過程能充分理解並據以實施。

以下首先要說明本發明所揭露第一實施態樣的分隔式微機電系統麥克風結構，並請參考「第1圖」所示，「第1圖」繪示為本發明分隔式微機電系統麥克風結構的第一實施態樣剖視圖。

本發明所揭露第一實施態樣的分隔式微機電系統麥克風結構，其包含：基板10、隔離層20、特定應用積體電路晶粒(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)30、微機電系統(Micro Electro Mechanical Systems，MEMS)晶粒40以及外蓋50，基板10更包含：底板11、第一側板12、第二側板13以及蓋板14。

基板10是透過將底板11、第一側板12、第二側板13以及蓋板14以接合(包含有分子接合、陽極接合、金屬接合、玻璃漿料接合、黏合劑接合…等)、開孔(包含有陶瓷微開孔、微雷射開孔、超音波開孔…等)、壓膜(包含有原子層沉積、化學汽像沉積…等)、蝕銅(包含有等向性化學蝕刻、非等向性化學蝕刻、光學蝕刻…等)、防焊以及成型的製程組合以使底板11、第一側板12、第二側板13以及蓋板14內嵌有電源線路以及接地線路，電源線路以及接地線路外露於底板11底面為電源外接點111以及接地外接點112，電源線路以及接地線路外露於蓋板14頂面為電源接點141以及接地接點142，上述的製程僅為舉例說明之，並不以此侷限本發明的應用範疇。

具體而言，底板11可以透過壓模、光化學反應、蝕刻以於底板11中形成有電路空間，於電路空間中沉積有電源線路以及/或是接地線路，底板11上再於一端接合第一側板12並於另一端接合第二側板13後，再透過壓模、光化學反應、蝕刻以於第一側板12以及第二側板13中形成有接續的電路空間，於接續的電路空間中沉積有電源線路以及/或是接地線路，且與底板11的電路空間中沉積有電源線路以及/或是接地線路彼此形成電性連接，蓋板14分別接合於第一側板12以及第二側板13，再透過壓模、光化學反應、蝕刻以於蓋板中形成有接續的電路空間，於接續的電路空間中沉積有電源線路以及/或是接地線路，且與第一側板12以及第二側板13的接續的電路空間中沉積有電源線路以及/或是接地線路彼此形成電性連接，即可於底板11、第一側板12、第二側板13以及蓋板14內嵌有電源線路以及接地線路以製成基板10，在此僅為舉例說明之，並不以此侷限本發明的應用範疇。

值得注意的是，第一側板12以及第二側板13可以是分開的兩個不同的側板，第一側板12以及第二側板13也可以是整體的一個側板，在側板中透過蝕刻、開孔…等方式以形成通槽，而使剖面呈現為第一側板12以及第二側板13，在此僅為舉例說明之，並不以此侷限本發明的應用範疇。

底板11、第一側板12、第二側板13以及蓋板14之間形成內部空間101，蓋板14介於第一側板12以及第二側板13之間開設有第一通孔143以及第二通孔144(即透過開孔方式)，內部空間101藉由第一通孔143以及第二通孔144與外部空間互通。

隔離層20在第一通孔143以及第二通孔144於基板10(即蓋板14)上堆疊形成，將隔離層20一側的空間定義為第一隔離空間201以及將隔離層20另一側的空間定義為第二隔離空間202，隔離層20可以是透過沉積方式製成或是透過點膠方式將隔離層20設置於蓋板14(即基板10)上，在此僅為舉例說明之，並不以此侷限本發明的應用範疇。

特定應用積體電路晶粒30透過點膠方式設置於蓋板14(即基板10)上且位於第一隔離空間201，特定應用積體電路晶粒30透過打線技術分別電性連接於電源接點141以及接地接點142，微機電系統晶粒40透過點膠方式設置於第二通孔144處，微機電系統晶粒40透過打線技術電性連接於電源接點141以及接地接點142。

外蓋50覆蓋於蓋板14(即基板10)以及隔離層20上，外蓋50與接地接點142形成電性連接，外蓋50相對於微機電系統晶粒40處開設有開孔51，一般來說，外蓋50上所開設的開孔51與微機電系統晶粒40的位置相對應，但本發明並不以此為限制。

由基板10、隔離層20、外蓋50以及微機電系統晶粒40包圍封閉的空間形成閉合腔室61，由基板10、隔離層20、外蓋50以及微機電系統晶粒40包圍開放的空間形成開放腔室62。

接著要說明本發明所揭露第二實施態樣的分隔式微機電系統麥克風結構，並請參考「第2圖」所示，「第2圖」繪示為本發明分隔式微機電系統麥克風結構的第二實施態樣剖視圖。

本發明所揭露第二實施態樣的分隔式微機電系統麥克風結構，其包含：基板10、隔離層20、特定應用積體電路晶粒30、微機電系統晶粒40以及外蓋50，基板10更包含：底板11、第一側板12、第二側板13以及蓋板14。

特定應用積體電路晶粒30透過點膠方式設置於蓋板14(即基板10)上，特定應用積體電路晶粒30透過打線技術分別電性連接於電源接點141以及接地接點142，微機電系統晶粒40透過點膠方式設置於第二通孔144處，微機電系統晶粒40透過打線技術電性連接於電源接點141以及接地接點142。

隔離層20可以是透過沉積方式與蝕刻方式製成或是透過點膠方式將隔離層20堆疊且貼合於微機電系統晶粒40上，隔離層20是呈現中空環狀，外蓋50覆蓋於蓋板14(即基板10)以及隔離層20上，外蓋50與隔離層20彼此相互貼合，外蓋50與接地接點142形成電性連接，外蓋50相對於微機電系統晶粒40處開設有開孔51，一般來說，外蓋50上所開設的開孔51與微機電系統晶粒40的位置相對應，但本發明並不以此為限制。

由基板10、隔離層20、外蓋50以及微機電系統晶粒40包圍封閉的空間形成閉合腔室61，隔離層20中空環狀與開孔51形成開放腔室62。

接著要說明本發明所揭露第三實施態樣的分隔式微機電系統麥克風結構，並請參考「第3圖」所示，「第3圖」繪示為本發明分隔式微機電系統麥克風結構的第三實施態樣剖視圖。

本發明所揭露第三實施態樣的分隔式微機電系統麥克風結構，其包含：基板10、特定應用積體電路晶粒30、微機電系統晶粒40、隔離層20以及外蓋50。

基板10上可以使用微雷射方式、超音波方式、蝕刻方式…等製成導通槽15，在此僅為舉例說明之，並不以此侷限本發明的應用範疇，基板10是透過將多個子基板以接合(包含有分子接合、陽極接合、金屬接合、玻璃漿料接合、黏合劑接合…等)、開孔(包含有陶瓷微開孔、微雷射開孔、超音波開孔…等)、壓膜(包含有原子層沉積、化學汽像沉積…等)、蝕銅(包含有等向性化學蝕刻、非等向性化學蝕刻、光學蝕刻…等)、防焊以及成型的製程組合以使基板10內嵌有電源線路以及接地線路，電源線路以及接地線路外露於基板10底面為電源外接點102以及接地外接點103，電源線路以及接地線路外露於基板10頂面為電源接點104以及接地接點105，上述的製程僅為舉例說明之，並不以此侷限本發明的應用範疇。

具體而言，子基板可以透過壓模、光化學反應、蝕刻以於子基板中形成有電路空間，於電路空間中沉積有電源線路以及/或是接地線路，子基板上再接合另外的子基板後，再透過壓模、光化學反應、蝕刻以於子基板中形成有接續的電路空間，於接續的電路空間中沉積有電源線路以及/或是接地線路，且與電路空間中沉積有電源線路以及/或是接地線路彼此形成電性連接，依此類推，即可於基板10內嵌有電源線路以及接地線路，在此僅為舉例說明之，並不以此侷限本發明的應用範疇。

特定應用積體電路晶粒30透過點膠方式設置於基板10上，特定應用積體電路晶粒30透過打線技術分別電性連接於電源接點104以及接地接點105，微機電系統晶粒40透過點膠方式設置於導通槽15處，微機電系統晶粒40透過打線技術電性連接於電源接點104以及接地接點105。

隔離層20可以是透過沉積方式與蝕刻方式製成或是透過點膠方式將隔離層20堆疊且貼合於微機電系統晶粒40上，隔離層20是呈現中空環狀，外蓋50覆蓋於基板10以及隔離層20上，外蓋50與隔離層20彼此相互貼合，外蓋50與接地接點142形成電性連接，外蓋50相對於微機電系統晶粒40處開設有開孔51，一般來說，外蓋50上所開設的開孔51與微機電系統晶粒40的位置相對應，但本發明並不以此為限制。

請參考「第4A圖」至「第4I圖」所示，「第4A圖」至「第4I圖」繪示為本發明分隔式微機電系統麥克風結構的導通槽平面示意圖。

在「第4A圖」至「第4I圖」中分別繪示導通槽15的多種態樣，以及微機電系統晶粒40設置於導通槽15的狀態，在「第4A圖」至「第4I圖」中虛線部分即為微機電系統晶粒40設置於導通槽15的位置，而至於導通槽15的多種態樣即可參考「第4A圖」至「第4I圖」所示。

請參考「第5圖」所示，「第5圖」繪示為本發明分隔式微機電系統麥克風結構的共振圖。

根據亥姆霍茲共振(Helmholtz resonance)提出下列公式：

其中，f _H=共振頻率，v=聲速，V ₀=共振腔的靜態容積，L _eq=瓶口的等效長度，A=開口的橫截面積，故而可以得知，較小的空氣體積會產生較高的共振頻率，較大的空氣體積會產生較低的共振頻率，亦即閉合腔室61體積與訊號雜訊比(Signal-to-Noise Ratio，SNR)有關。

因此，在本發明中所建立的閉合腔室61能夠增加微機電系統晶粒40中薄膜移動能力，亦即能改善低頻響應，在聲音在透過開孔51進入時，由於閉合腔室61的體積會大於共振腔的體積，能提高共振頻率進而提高靈敏度。

接著，以下將說明本發明第一實施態樣的運作方法，並請參考「第6A圖」以及「第6B圖」所示，「第6A圖」以及「第6B圖」繪示為本發明微機電系統麥克風結構的製造方法的第一實施態樣方法流程圖。

首先，透過接合、開孔、壓膜、蝕銅、防焊以及成型的製程組合以製成基板，基板由底板、第一側板、第二側板以及蓋板堆疊而成(步驟701)；接著，第一側板堆疊於底板上的一端，第二側板堆疊於底板上的另一端(步驟702)；接著，蓋板堆疊於第一側板以及第二側板上，底板、第一側板、第二側板以及蓋板之間形成內部空間，蓋板介於第一側板以及第二側板之間開設有第一通孔以及第二通孔，內部空間藉由第一通孔以及第二通孔與外部空間互通(步驟703)；接著，底板內嵌有電源線路以及接地線路，且電源線路以及接地線路外露於底板底面為電源外接點以及接地外接點(步驟704)；接著，第一側板內嵌有電源線路與接地線路，以及第二側板內嵌有電源線路與接地線路(步驟705)；接著，蓋板分別內嵌有電源線路以及接地線路，電源線路外露於蓋板頂面為電源接點以及接地線路外露於蓋板頂面為接地接點(步驟706)；接著，在第一通孔以及第二通孔之間於基板上堆疊形成隔離層，將隔離層一側的空間定義為第一隔離空間以及將隔離層另一側的空間定義為第二隔離空間(步驟707)；接著，特定應用積體電路晶粒透過點膠方式設置於蓋板上且位於第一隔離空間，特定應用積體電路晶粒透過打線技術分別電性連接於電源接點以及接地接點(步驟708)；接著，微機電系統晶粒透過點膠方式設置於第二通孔處，微機電系統晶粒透過打線技術電性連接於電源接點以及接地接點(步驟709)；接著，外蓋覆蓋於蓋板以及隔離層上，外蓋與接地接點形成電性連接，外蓋相對於微機電系統晶粒處開設有開孔(步驟710)；最後，由基板、隔離層、外蓋以及微機電系統晶粒包圍封閉的空間形成閉合腔室，由基板、隔離層、外蓋以及微機電系統晶粒包圍開放的空間形成開放腔室(步驟711)。

接著，以下將說明本發明第二實施態樣的運作方法，並請參考「第7A圖」以及「第7B圖」所示，「第7A圖」以及「第7B圖」繪示為本發明微機電系統麥克風結構的製造方法的第二實施態樣方法流程圖。

首先，透過接合、開孔、壓膜、蝕銅、防焊以及成型的製程組合以製成基板，基板由底板、第一側板、第二側板以及蓋板堆疊而成(步驟801)；接著，第一側板堆疊於底板上的一端，第二側板堆疊於底板上的另一端(步驟802)；接著，蓋板堆疊於第一側板以及第二側板上，底板、第一側板、第二側板以及蓋板之間形成內部空間，蓋板介於第一側板以及第二側板之間開設有第一通孔以及第二通孔，內部空間藉由第一通孔以及第二通孔與外部空間互通(步驟803)；接著，底板內嵌有電源線路以及接地線路，且電源線路以及接地線路外露於底板底面為電源外接點以及接地外接點(步驟804)；接著，第一側板內嵌有電源線路與接地線路，以及第二側板內嵌有電源線路與接地線路(步驟805)；接著，蓋板分別內嵌有電源線路以及接地線路，電源線路外露於蓋板頂面為電源接點以及接地線路外露於蓋板頂面為接地接點(步驟806)；接著，特定應用積體電路晶粒透過點膠方式設置於蓋板上，特定應用積體電路晶粒透過打線技術分別電性連接於電源接點以及接地接點(步驟807)；接著，微機電系統晶粒透過點膠方式設置於第二通孔處，微機電系統晶粒透過打線技術電性連接於電源接點以及接地接點(步驟808)；接著，隔離層堆疊且貼合於微機電系統晶粒上，隔離層呈現中空環狀(步驟809)；接著，外蓋覆蓋於蓋板以及隔離層上，外蓋與隔離層彼此相互貼合，外蓋與接地接點形成電性連接，外蓋相對於隔離層處開設有開孔(步驟810)；最後，由基板、隔離層、外蓋以及微機電系統晶粒包圍封閉的空間形成閉合腔室，隔離層中空環狀與開孔形成開放腔室(步驟811)。

接著，以下將說明本發明第三實施態樣的運作方法，並請參考「第8圖」所示，「第8圖」繪示為本發明微機電系統麥克風結構的製造方法的第三實施態樣方法流程圖。

首先，透過接合、開孔、壓膜、蝕銅、防焊以及成型的製程組合以製成設置有導通槽的基板，基板內嵌有電源線路以及接地線路，且電源線路以及接地線路外露於基板底面為電源外接點以及接地外接點，電源線路以及接地線路外露於基板頂面為電源接點以及接地接點(步驟901)；接著，特定應用積體電路晶粒透過點膠方式設置於基板上，特定應用積體電路晶粒透過打線技術分別電性連接於電源接點以及接地接點(步驟902)；接著，微機電系統晶粒透過點膠方式設置於導通槽處，微機電系統晶粒透過打線技術電性連接於電源接點以及接地接點(步驟903)；接著，隔離層堆疊且貼合於微機電系統晶粒上，隔離層呈現中空環狀(步驟904)；接著，外蓋覆蓋於基板以及隔離層上，外蓋與隔離層彼此相互貼合，外蓋與接地接點形成電性連接，外蓋相對於隔離層處開設有開孔(步驟905)；最後，由基板、隔離層、外蓋以及微機電系統晶粒包圍封閉的空間形成閉合腔室，隔離層中空環狀與開孔形成開放腔室(步驟906)。

綜上所述，可知本發明與先前技術之間的差異在於透過接合、開孔、壓膜、蝕銅、防焊以及成型的製程組合以製成基板，隔離層設置於基板上，特定應用積體電路晶粒透過點膠方式設置於基板上，微機電系統晶粒透過點膠方式設置於基板的第二通孔處，由基板、隔離層、外蓋以及微機電系統晶粒包圍封閉的空間形成閉合腔室。

藉由此一技術手段可以來解決先前技術所存在倒裝晶片技術無法將微機電系統晶粒形成閉合腔室結構的問題，進而達成提供微機電系統晶粒形成閉合腔室結構的技術功效。

雖然本發明所揭露的實施方式如上，惟所述的內容並非用以直接限定本發明的專利保護範圍。任何本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明所揭露的精神和範圍的前提下，可以在實施的形式上及細節上作些許的更動。本發明的專利保護範圍，仍須以所附的申請專利範圍所界定者為準。

10:基板 11:底板 111:電源外接點 112:接地外接點 12:第一側板 13:第二側板 14:蓋板 141:電源接點 142:接地接點 143:第一通孔 144:第二通孔 20:隔離層 201:第一隔離空間 202:第二隔離空間 30:特定應用積體電路晶粒 40:微機電系統晶粒 50:外蓋 51:開孔 61:閉合腔室 62:開放腔室

Claims

一種隔離式微機電系統麥克風結構，其包含：一基板，所述基板更包含：一底板，所述底板內嵌有電源線路以及接地線路，且電源線路以及接地線路外露於所述底板底面為電源外接點以及接地外接點；一第一側板，所述第一側板堆疊於所述底板上的一端，所述第一側板內嵌有電源線路與接地線路；一第二側板，所述第二側板堆疊於所述底板上的另一端，所述第二側板內嵌有電源線路與接地線路；及一蓋板，所述蓋板堆疊於所述第一側板以及所述第二側板上，所述底板、所述第一側板、所述第二側板以及所述蓋板之間形成一內部空間，所述蓋板介於所述第一側板以及所述第二側板之間開設有一第一通孔以及一第二通孔，所述內部空間藉由所述第一通孔以及所述第二通孔與外部空間互通，所述蓋板分別內嵌有電源線路以及接地線路，電源線路以及接地線路外露於所述蓋板頂面為電源接點以及接地接點；一隔離層，在所述第一通孔以及所述第二通孔之間於所述基板上堆疊形成，將所述隔離層一側的空間定義為一第一隔離空間以及將所述隔離層另一側的空間定義為一第二隔離空間；一特定應用積體電路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)晶粒，所述特定應用積體電路晶粒透過點膠方式設置於所述蓋板上且位於所述第一隔離空間，所述特定應用積體電路晶粒透過打線技術分別電性連接於電源接點以及接地接點；一微機電系統(Micro Electro Mechanical Systems，MEMS)晶粒，所述微機電系統晶粒透過點膠方式設置於所述第二通孔處，所述微機電系統晶粒透過打線技術電性連接於電源接點以及接地接點；及一外蓋，所述外蓋覆蓋於所述蓋板以及所述隔離層上，所述外蓋與接地接點形成電性連接，所述外蓋相對於所述微機電系統晶粒處開設有開孔，由所述基板、所述隔離層、所述外蓋以及所述微機電系統晶粒包圍封閉的空間形成一閉合腔室，由所述基板、所述隔離層、所述外蓋以及所述微機電系統晶粒包圍開放的空間形成一開放腔室。
如請求項1所述的隔離式微機電系統麥克風結構，其中所述底板、所述第一側板、所述第二側板以及所述蓋板由開孔、壓膜、蝕銅、防焊以及成型的製程組合以堆疊製成所述基板。
一種隔離式微機電系統麥克風結構的製造方法，其包含下列步驟：透過接合、開孔、壓膜、蝕銅、防焊以及成型的製程組合以製成一基板，所述基板由一底板、一第一側板、一第二側板以及一蓋板堆疊而成；所述第一側板堆疊於所述底板上的一端，所述第二側板堆疊於所述底板上的另一端；所述蓋板堆疊於所述第一側板以及所述第二側板上，所述底板、所述第一側板、所述第二側板以及所述蓋板之間形成一內部空間，所述蓋板介於所述第一側板以及所述第二側板之間開設有一第一通孔以及一第二通孔，所述內部空間藉由所述第一通孔以及所述第二通孔與外部空間互通；所述底板內嵌有電源線路以及接地線路，且電源線路以及接地線路外露於所述底板底面為電源外接點以及接地外接點；所述第一側板內嵌有電源線路與接地線路，以及所述第二側板內嵌有電源線路與接地線路；所述蓋板分別內嵌有電源線路以及接地線路，電源線路外露於所述蓋板頂面為電源接點以及接地線路外露於所述蓋板頂面為接地接點；在所述第一通孔以及所述第二通孔之間於所述基板上堆疊形成一隔離層，將所述隔離層一側的空間定義為一第一隔離空間以及將所述隔離層另一側的空間定義為一第二隔離空間；一特定應用積體電路晶粒透過點膠方式設置於所述蓋板上且位於所述第一隔離空間，所述特定應用積體電路晶粒透過打線技術分別電性連接於電源接點以及接地接點；一微機電系統晶粒透過點膠方式設置於所述第二通孔處，所述微機電系統晶粒透過打線技術電性連接於電源接點以及接地接點；一外蓋覆蓋於所述蓋板以及所述隔離層上，所述外蓋與接地接點形成電性連接，所述外蓋相對於所述微機電系統晶粒處開設有開孔；及由所述基板、所述隔離層、所述外蓋以及所述微機電系統晶粒包圍封閉的空間形成一閉合腔室，由所述基板、所述隔離層、所述外蓋以及所述微機電系統晶粒包圍開放的空間形成一開放腔室。